关键词： 齿轮   小样本故障诊断   格拉姆角和域   二维离散小波变换   多尺度通道注意力机制  

摘要： 针对小样本条件下所得样本不足，特征未能有效提取导致诊断精度下降的问题，提出一种GASF与MSCAM-DenseNet相结合的小样本齿轮故障诊断方法。首先，运用格拉姆角和域(GASF)将多源振动信号变换为二维特征，采用二维离散小波变换（2D-DWT）重构多源特征。其次，由于一般的密集连接卷积网络（DenseNet）不具备识别多尺度特征的能力，因而在DenseNet中引入多尺度通道注意力机制（MSCAM），提出一种改进网络模型，即MSCAM-DenseNet。最后，以重构后的GASF作为MSCAM-DenseNet的输入，待特征识别完成后，由网络分类器完成故障特征分类。采用实验室行星齿轮数据集和东南大学齿轮箱数据集对所提模型验证，并与其他诊断模型进行对比。实验结果证明，所提方法在小样本、变工况条件下具有较高的故障识别准确率，较强的泛化能力和抗噪能力。

关键词： 聚醚醚酮   滚动接触疲劳   齿轮接触疲劳   S-N曲线  

摘要： 聚醚醚酮(PEEK)作为一种高强、耐热工程塑料，可应用于航空、航天、船舶等领域的齿轮、轴承等承载零部件。PEEK滚动接触疲劳基础数据缺失，制约了其在重载场合下的高可靠、长寿命服役。本文基于自主研发的多用途传动摩擦学试验台开展了喷油润滑下PEEK滚动接触疲劳试验与PEEK齿轮接触疲劳试验，绘制了喷油润滑下PEEK滚动接触疲劳S-N曲线与PEEK齿轮接触疲劳S-N曲线。对比发现，PEEK滚动接触疲劳极限相比齿轮接触疲劳极限高14%，接触压力135 MPa下滚动接触疲劳寿命比齿轮接触疲劳寿命高58%。进一步分析了PEEK滚子与齿轮接触疲劳性能差异，探索了二者之间的转换关系，为聚合物齿轮高承载设计提供了试验方法和基础数据支撑。

关键词： 高速列车   齿轮箱   轮齿裂纹   时变啮合刚度   振动特性  

摘要： 为探究轮齿裂纹对高速列车齿轮箱振动特性影响,按照是否包含高速列车振动环境影响,依次建立独立齿轮箱模型和整车齿轮箱模型,并利用自定义的啮合力表达式力元和移动MARKER模拟轮齿裂纹故障,在此基础上探究两种模型随着轮齿裂纹深度的增加,齿轮箱振动时域和频域特性的变化规律,同时对比整车振动环境对裂纹故障信号的影响程度。结果表明:相较于独立齿轮箱模型,轮齿裂纹故障对整车齿轮箱振动时域特性的影响虽然呈现出整体上升趋势,但规律性极不明显,局部波动较大,证明高速列车振动环境激扰对轮齿裂纹故障信号有较大的干扰作用;在频域特征方面,整车齿轮箱和独立齿轮箱频谱特征变化均较为明显,出现了以小齿轮转频70 Hz为周期的轮齿裂纹故障特征,且裂纹越深,故障特征幅值越大,因此,通过频谱特征诊断高速列车轮齿裂纹故障是较好的选择,特别是整车振动环境干扰情形下。

关键词： 直齿轮传动   轮齿修形   TCA/LTCA   时变啮合刚度  

摘要： 为了准确计算直齿轮副在真实啮合状态下的时变啮合刚度,根据齿轮啮合原理和齿轮副啮合刚度的定义,提出通过齿面接触分析(TCA)/承载接触分析(LTCA)计算真实啮合状态下直齿轮副时变啮合刚度的方法。在考虑直齿轮副齿形修形和安装误差的基础上,构建真实啮合状态下直齿轮副的TCA和LTCA分析模型,采用数学规划与有限元结合的方法获得齿面载荷分布因子和传动误差,通过三次Hermite插值,计算获得一个啮合周期内齿轮副的时变啮合刚度。结果表明,齿廓修形影响直齿轮副啮合刚度的幅值和均值,且随修形量和修形长度的增大而减小。与有限元法计算结果比较相差3.1%,验证了结果的准确性。

关键词： 锥齿轮   瞬态动力学   ANSYS Workbench   强度分析  

摘要： [目的]更加全面、精准地模拟出锥齿轮在整个传动过程中的啮合受力情况,提高锥齿轮设计精度和耐用程度。[方法]依据某设计公司自主研发的输送机当中的直齿锥齿轮机构,利用有限元软件ANSYS Workbench进行瞬态动力学分析,对主动轮分别设置30 r/min、60 r/min、90 r/min三种不同转速,获取其工作工程中的应力应变最大值以及其最大等效应力随时间的变化曲线。[结果]1)最大等效应力值分别为288.6 MPa、274.3 MPa、272.85 MPa。2)当主动轮受到的阻力一定时,随着转速的不断递增,锥齿轮所受的最大等效应力将不断减小,且趋于稳定集中。3)最大等效应力值与最大等效应变值均出现在直齿锥齿轮大端位置处。[结论]不同转速下的最大等效应力均小于材料的许用应力值295.8 MPa,该设计满足强度使用要求,可为直齿锥齿轮传动系统参数设计及动态特性控制提供一定的参考。

关键词： 双馈风力发电机组   齿轮箱   故障诊断  

摘要： 由于我国大力发展新能源,对新能源的研究也开始越来越多。风力发电技术是最近兴起的一种新能源,通过利用清洁能源实现电能的转换,随着风电发展越来越迅速,进而出现了一些不利的问题,风电并网后会引起齿轮箱经常出现故障、投入和运行成本大幅上升等主要问题。本文对双馈风力发电机组齿轮箱的基本原理和组成结构进行了介绍,并对风力发电机组中常见的故障类型进行简单分析和介绍人工智能技术应用在风力发电机组的故障诊断中。

关键词： 齿轮机   故障诊断   端到端   小波降噪   神经网络  

摘要： 针对齿轮机故障样本不平衡的问题,以及故障检测与状态诊断分离的机制,提出了一种基于端到端实现齿轮故障检测与诊断的方法。首先,对原始状态信号进行小波降噪,利用方差、标准差等探索性分析获取状态信号的分布空间,根据特征频数细分特征范围,将数据划分为样本组集合;其次,基于XGBoost构建故障检测的二分类模型,利用网格搜索探索最优参数组合,结合样本组集合训练相互独立的模型组;最后,利用DNN神经网络构建状态检测的多分类模型,对编码后的故障状态信号特征进行多分类,从而诊断故障类型。实验结果表明,该方法故障检测准确率达96.21%,状态诊断F1值达99.3%,在实际应用中具备强鲁棒性、高精度。

关键词： 齿轮传动系统   动态特性   疲劳寿命   影响机制   有限元模型  

摘要： 齿轮传动系统在机械传动装置中被大量应用,其具有较大的传动比、高效以及可靠的工作优势,其在运行过程中,受到内、外部激励作用后,其动态特性会发生改变,进而降低整个设备的工作稳定性。该特性对机械传动装置疲劳寿命的影响。为掌握齿轮传动系统的使用寿命,需分析其动态特性,以某机械装置使用的内置式方位角齿轮传动系统为例,研究齿轮传动系统的动态特性对其疲劳寿命的影响。以齿轮传动系统的结构和相关参数为依据,采用Adams(Automatic Dynamics Analysis of Mechanical System)软件进行齿轮传动系统的仿真,构建齿轮传动系统的有限元模型,结合齿轮传动系统的动力学分析模型,分析齿轮传动系统动态特性以及其对疲劳寿命的影响。通过分析结果表明:齿轮传动系统不同程度动态特性变化,对其疲劳寿命的影响存在差异,可为齿轮传动系统使用寿命判断提供依据。

关键词： 航空发动机   齿轮箱   复杂油路   外延法   体积流量系数  

摘要： 以某航空发动机中央传动齿轮箱复杂油路结构为研究对象,分别对“双通道多喷嘴”和“单通道多喷嘴”油路模型进行三维流动仿真分析并建立压力-体积流量数学模型.计算结果表明:Realizable k-ε湍流模型能够有效捕捉“双通道多喷嘴”复杂油路结构的三维流动特性,滑油喷嘴喷孔的外部流线喷射位置和试验现象较吻合,计算精度较高;对供油压力为0.05~0.25 MPa的压力-体积流量曲线采用“外延法”方式,能够较好地预测供油压力为0.30 MPa时的体积流量,该值与仿真计算结果和设计要求均较吻合;随着油路入口供油压力增加,所有滑油喷嘴体积流量系数也增加,滑油喷嘴体积流量系数和油路内滑油雷诺数呈正相关关系;当供油压力为0.05~0.30 MPa时,“单通道多喷嘴”复杂油路模型的供油压力和体积流量呈二次函数关系.